(57)【要約】【課題】被処理基板に対して均一に処理を行なうことができる気相成長装置および気相成長方法を提供する。【解決手段】気相成長装置は、処理面をガス流路に配置するように被処理基板３１を支持するための基板支持部材２３ａと、第１ヒータ１と、被処理基板３１に対して第１ヒータよりも離れて配置された第２ヒータ３ａとを含む。第１ヒータ１および第２ヒータ３ａは、それぞれの加熱面が処理面とほぼ平行になるように配置されている。第１ヒータ１は、平面視したときの被処理基板３１のほぼ中央に対応する部分に形成された開口部１７ａを有する。【選択図】図２
2007204827.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理面をガス流路に配置するように被処理基板を支持するための基板支持部材と、
前記被処理基板の前記ガス流路の側と反対側に配置された複数のヒータと
を備え、
前記複数のヒータは、第１ヒータと、
前記被処理基板に対して前記第１ヒータよりも離れて配置された第２ヒータと
を含み、
前記第１ヒータおよび前記第２ヒータは、それぞれの加熱面が前記処理面とほぼ平行になるように配置され、
前記第１ヒータは、平面視したときの前記被処理基板のほぼ中央に対応する部分に形成された開口部を有する、気相成長装置。
【請求項２】
前記開口部に配置され、熱の往来を抑制するための板状の区画部材を備える、請求項１に記載の気相成長装置。
【請求項３】
前記第１ヒータおよび前記第２ヒータのうち、少なくとも一方は複数に分割された、請求項１に記載の気相成長装置。
【請求項４】
前記第１ヒータは、前記ガス流路の上流側に配置された上流側ヒータと、
前記上流側ヒータよりも下流側に配置された下流側ヒータと
を有する、請求項３に記載の気相成長装置。
【請求項５】
前記複数の前記ヒータのうち少なくとも一の前記ヒータと、前記被処理基板との距離が変更できるように形成された、請求項１に記載の気相成長装置。
【請求項６】
前記複数のヒータ同士の間に配置されたスペーサを備え、
前記スペーサは、取り替え可能に形成された、請求項５に記載の気相成長装置。
【請求項７】
前記複数のヒータうち少なくとも一のヒータを、前記被処理基板と対向する方向に移動するための移動装置を備える、請求項５に記載の気相成長装置。
【請求項８】
前記基板支持部材を内側に配置するように形成された覆い部材を備え、
前記覆い部材は、前記被処理基板の前記処理面とほぼ平行になるように形成された端面を有し、
前記覆い部材は、前記端面に露出穴を有し、
前記基板支持部材は、前記露出穴を通して前記被処理基板が露出するように配置された、請求項１に記載の気相成長装置。
【請求項９】
前記基板支持部材は、複数の前記被処理基板を支持するように形成され、
前記基板支持部材は、前記被処理基板の前記処理面とほぼ平行になるように形成された端面を有し、
前記基板支持部材は、前記基板支持部材の前記端面において、平面視したときの重心位置を中心にして対称に前記被処理基板を支持するように形成された、請求項１に記載の気相成長装置。
【請求項１０】
前記基板支持部材は、前記重心位置を中心に前記端面を回転面にして回転可能に形成された、請求項９に記載の気相成長装置。
【請求項１１】
前記第１ヒータは、前記複数の前記被処理基板を前記第１ヒータに投影したときに投影領域よりも大きくなるように形成され、
前記第１ヒータは、前記端面の重心位置に対応する部分に形成された中抜け穴を有する、請求項９に記載の気相成長装置。
【請求項１２】
複数の前記第１ヒータを備え、
前記基板支持部材は、それぞれの前記第１ヒータに対応して、一の前記被処理基板を支持するように形成され、
前記被処理基板は、それぞれの前記第１ヒータに対応するように配置され、
複数の前記第１ヒータは、前記加熱面を回転面にしてそれぞれが回転可能に形成された、請求項１に記載の気相成長装置。
【請求項１３】
被処理基板の処理面をガス流路に配置して、加熱手段によって加熱しながら前記処理面の処理を行なう処理工程を含み、
前記処理工程は、前記処理面と反対側に、前記加熱手段としての第１ヒータおよび第２ヒータを配置して行ない、
前記処理工程は、前記第１ヒータおよび前記第２ヒータのそれぞれの加熱面が前記処理面とほぼ平行になるように配置して、
前記処理工程は、前記被処理基板に対して前記第２ヒータを前記第１ヒータよりも離して行ない、
前記処理工程は、前記第１ヒータとして、平面視したときの前記被処理基板のほぼ中央に対応する部分に開口部が形成されたヒータを用いる、気相成長方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、気相成長装置および気相成長方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体ウェハなどの被処理基板の表面に、成膜を行なう装置の１つとして、ＭＯＣＶＤ（Metal Organic Chemical Vapor Deposition）装置がある。ＭＯＣＶＤ装置は、反応性ガスを反応炉の内部に導入して、被処理基板の表面で熱反応させることにより、被処理基板の表面に膜を形成する装置である。被処理基板の処理面の温度は、反応性ガスの熱反応に多大な影響を与える。このため、他の技術による成膜装置と比較して、被処理基板の温度制御は、非常に精度よく行なうことが好ましい。一方で、熱反応が行なわれる温度は、数百℃から１０００℃を超えるまでの範囲が用いられ、高温および広域での温度制御が必要になる。
【０００３】
特開平１１−８７２５１号公報には、垂直型気相成長装置が開示されている。垂直型気相成長装置は、半導体ウェハの成膜面に対して垂直な方向に反応性ガスが供給される気相成長装置である。垂直型気相成長装置のうち、被処理基板の成膜面がほぼ水平になるように配置する装置は、縦型気相成長装置と呼ばれる。
【０００４】
特開平１１−８７２５１号公報には、整流板を通過したガスが半導体ウェハの表面に向かって流下して供給される気相成長装置が開示されている。半導体ウェハは、成膜面が上向きになるように、サセプタによって保持されている。半導体ウェハの裏面に対向する位置には、半導体ウェハを加熱するヒータが配置されている。
【０００５】
半導体ウェハを加熱するヒータは、半導体ウェハの中心より同心円状に配設された円板形部と、その外側の環状部に分離された複数のドーナッツ型部とを有する。また、この気相成長装置は、これらのヒータ部分に供給される電力を、互いに独立に制御するための供給電力制御手段が配置されている。また、この気相成長装置は、各ヒータ部分がそれぞれ独立に昇降移動するように、制御するための昇降制御手段が配置されている。この気相成長装置においては、半導体ウェハの裏面とそれぞれのヒータ部分との間隔を制御することによって、高精度の温度制御が可能になることが開示されている。
【０００６】
特開平１１−２１４３１４号公報においては、気相エピタキシャル成長装置が開示されている。この装置は、平行型気相成長装置である。平行型気相成長装置は、半導体ウェハの成膜面に平行な方向に反応性ガスが流れる流路を備える。平行型気相成長装置のうち、被処理基板の成膜面が水平になるように配置する装置は、横型気相成長装置と呼ばれる。平行型気相成長装置においては、被処理基板の成膜面を反応性ガスが層流状で流れるため、垂直型気相成長装置と比較すると、成膜される膜厚や膜質の制御性に優れる。
【０００７】
特開平１１−２１４３１４号公報に開示された気相エピタキシャル成長装置においては、筒型横型気相成長装置とも呼ばれ、筒型の反応炉に回転するサセプタが配置されている。サセプタの表面には複数の半導体ウェハが配置されている。半導体ウェハは、水平に配置されている。サセプタは、横型反応管の上部に配置されている。半導体ウェハは、成膜面が下向きになるように配置されている。
【０００８】
横型反応管の上流の供給口から下流の排気口に向かって原料ガスが流される。反応管内には、サセプタにより回転する結晶成長用基板に対する加熱源として、メインヒータと下流ヒータとが配置されている。メインヒータと下流ヒータは、原料ガスの流通方向に配設されている。
【０００９】
メインヒータは、原料ガスの流通方向の上流側からサセプタの半分以上の領域を覆う大きさで形成されている。下流ヒータは、サセプタの残りの領域を覆う大きさで形成されている。この気相エピタキシャル成長装置においては、メインヒータの領域で熱分解反応により原料を消費させ、膜厚分布および成長速度に変化を与えない条件下で、下流ヒータの温度を変化させることができ、膜厚分布および成長速度を変化させることなく、エピタキシャル層のキャリア濃度分布をコントロールすることが可能になると開示されている。
【００１０】
特開平１０−２０８８５５号公報には、帯状ヒータにより少なくとも被加熱体外周部を包囲可能な面状に形成されると共に、帯状ヒータが２以上の分割ヒータに分割され、分割ヒータが屈折部を有して所定に屈折されてなることを特徴とする。面状ヒータが開示されている。この面状ヒータによれば、被加熱体の面状温度分布を均一に加熱することができると開示されている。
【特許文献１】特開平１１−８７２５１号公報
【特許文献２】特開平１１−２１４３１４号公報
【特許文献３】特開平１０−２０８８５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
図３５に、横型気相成長装置のうち筒型横型気相成長装置の概略断面図を示す。被処理基板３１は、基板支持部材３０ａに支持されている。被処理基板３１は、主表面がほぼ水平になるように配置されている。基板支持部材３０ａに対向するように流路構成部材３４ａの壁部が配置されている。反応性ガスは、矢印５１ａに示すように水平方向に流される。被処理基板３１を加熱するためのヒータは、被処理基板３１の下側に配置されている（図示せず）。
【００１２】
図３６に、基板支持部材の概略平面図を示す。基板支持部材３０ａは、平面形状が円形に形成されている。被処理基板３１は、平面形状が円形に形成されている。前述のとおり、気相成長装置においては、被処理基板の表面の温度分布が小さくなるように処理が行なわれることが好ましい。または、被処理基板の成膜面の温度が均一になるように加熱されることが好ましい。しかしながら、以下に示すような様々な要因で、被処理基板の温度の均一性が阻害される。
【００１３】
図３７に、基板支持部材における第１の温度分布の概略平面図を示す。ヒータによって被処理基板が加熱されると基板支持部材も同時に加熱される。基板支持部材３０ａの外周部は、外側に向かって放熱されやすいことに比べて、基板支持部材３０ａの中央部分は放熱されにくい。このため、等温線６１ａ〜６１ｃに示すように、基板支持部材３０ａの中央部分の温度が高くなって、外側に向かうにつれてその温度が低くなることが生じ得る。
【００１４】
図３８に、基板支持部材における第２の温度分布の概略平面図を示す。基板支持部材３０ａに配置された被処理基板３１に着目すると、等温線６１ａ，６１ｂに示すように、被処理基板３１の中心部分では温度が高くなり、外側に向かうにつれて温度が低くなることが生じ得る。被処理基板３１においても温度分布が生じ得る。
【００１５】
図３９に、基板支持部材における第３の温度分布の概略平面図を示す。反応性ガスは、矢印５１ａに示す向きに流れる。等温線６１ａ，６１ｂに示すように、上流側から下流側に向かって、温度が徐々に変化することが生じ得る。たとえば、基板支持部材３０ａが回転しない場合には、反応性ガスの上流側から下流側に向かって温度が高くなることが生じ得る。
【００１６】
図４０に、基板支持部材における第４の温度分布の概略平面図を示す。または、反応性ガスの流路において、側壁４５が近傍にある場合には、矢印５１ａに示す反応性ガスの進行方向に垂直な方向（ガス流路の幅方向）において、ガス流速に分布が生じる場合がある。この場合においては、等温線６１ａ，６１ｂに示すように、ガス流路の幅方向で温度分布が生じ得る。たとえば、ガス流路の幅方向の中心付近の温度がガス流路の側壁４５の近傍の温度よりも高くなることが生じ得る。
【００１７】
図４１に、平面形状が円形の基板支持部材を備える横型気相成長装置の概略断面図を示す。反応性ガスは、基板支持部材３０ｃの平面形状の円のほぼ中心に向かって流れる。基板支持部材３０ｃの上面には、被処理基板３１が複数配置されている。被処理基板３１は、基板支持部材３０ｃを平面的に見たときに同心円状に配置されている。基板支持部材３０ｃの上面に対向するように、流路構成部材３４ｂが配置されている。反応性ガスは、矢印５１ｃに示すように基板支持部材３０ｃに向かって流入する。この後に、反応性ガスは、基板支持部材３０ｃの上面に沿った方向に向きを変えて移動する。
【００１８】
図４１に示す横型気相成長装置においても、図３７に示すように、基板支持部材の径方向に沿って温度勾配が生じ得る。または、図３８に示すように、被処理基板自体に温度勾配が生じ得る。
【００１９】
図４２は、横型気相成長装置の基板支持部材における第５の温度分布を示す概略平面図である。図４１に示す横型気相成長装置においては、矢印５１ｃに示すように、基板支持部材３０ｃの平面形状の円の中心から外周に向かう反応性ガスの流れが生じる。このときに、等温線６１ａ〜６１ｃに示すように、基板支持部材の外側に向かうにつれて、温度が徐々に高くなることが生じ得る。
【００２０】
このように、被処理基板の表面において温度分布が生じる要因は多数存在する。被処理基板においては、これらの複数の要因が相互に干渉して複雑な温度分布が生じる。これらの要因のうち、特に、被処理基板のほぼ中心部分は、たとえば、周辺の領域からの熱輻射があるために温度が高くなる。特に、高温領域で処理を行なう場合には、被処理基板の中心部分の温度が外周部分に比べて高くなり、被処理基板の表面における反応性ガスの寿命のばらつきが生じる。
【００２１】
本発明は、被処理基板に対して均一に処理を行なうことができる気相成長装置および気相成長方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
本発明に基づく気相成長装置は、処理面をガス流路に配置するように被処理基板を支持するための基板支持部材と、上記被処理基板の上記ガス流路の側と反対側に配置された複数のヒータとを備える。上記複数のヒータは、第１ヒータと、上記被処理基板に対して上記第１ヒータよりも離れて配置された第２ヒータとを含む。上記第１ヒータおよび上記第２ヒータは、それぞれの加熱面が上記処理面とほぼ平行になるように配置されている。上記第１ヒータは、平面視したときの上記被処理基板のほぼ中央に対応する部分に形成された開口部を有する。
【００２３】
上記発明において好ましくは、上記開口部に配置され、熱の往来を抑制するための板状の区画部材を備える。
【００２４】
上記発明において好ましくは、上記第１ヒータおよび上記第２ヒータのうち、少なくとも一方は複数に分割されている。
【００２５】
上記発明において好ましくは、上記第１ヒータは、上記ガス流路の上流側に配置された上流側ヒータと、上記上流側ヒータよりも下流側に配置された下流側ヒータとを有する。
【００２６】
上記発明において好ましくは、上記複数の上記ヒータのうち少なくとも一の上記ヒータと、上記被処理基板との距離が変更できるように形成されている。
【００２７】
上記発明において好ましくは、上記複数のヒータ同士の間に配置されたスペーサを備え、上記スペーサは、取り替え可能に形成されている。
【００２８】
上記発明において好ましくは、上記複数のヒータうち少なくとも一のヒータを、上記被処理基板と対向する方向に移動するための移動装置を備える。
【００２９】
上記発明において好ましくは、上記基板支持部材を内側に配置するように形成された覆い部材を備える。上記覆い部材は、上記被処理基板の上記処理面とほぼ平行になるように形成された端面を有する。上記覆い部材は、上記端面に露出穴を有する。上記基板支持部材は、上記露出穴を通して上記被処理基板が露出するように配置されている。
【００３０】
上記発明において好ましくは、上記基板支持部材は、複数の上記被処理基板を支持するように形成されている。上記基板支持部材は、上記被処理基板の上記処理面とほぼ平行になるように形成された端面を有する。上記基板支持部材は、上記基板支持部材の上記端面において、平面視したときの重心位置を中心にして対称に上記被処理基板を支持するように形成されている。
【００３１】
上記発明において好ましくは、上記基板支持部材は、上記重心位置を中心に上記端面を回転面にして回転可能に形成されている。
【００３２】
上記発明において好ましくは、上記第１ヒータは、上記複数の上記被処理基板を上記第１ヒータに投影したときに投影領域よりも大きくなるように形成されている。上記第１ヒータは、上記端面の重心位置に対応する部分に形成された中抜け穴を有する。
【００３３】
上記発明において好ましくは、複数の上記第１ヒータを備え、上記基板支持部材は、それぞれの上記第１ヒータに対応して、一の上記被処理基板を支持するように形成されている。上記被処理基板は、それぞれの上記第１ヒータに対応するように配置されている。複数の上記第１ヒータは、上記加熱面を回転面にしてそれぞれが回転可能に形成されている。
【００３４】
本発明に基づく気相成長方法は、被処理基板の処理面をガス流路に配置して、加熱手段によって加熱しながら上記処理面の処理を行なう処理工程を含む。上記処理工程は、上記処理面と反対側に、上記加熱手段としての第１ヒータおよび第２ヒータを配置して行なう。上記処理工程は、上記第１ヒータおよび上記第２ヒータのそれぞれの加熱面が上記処理面とほぼ平行になるように配置する。上記処理工程は、上記被処理基板に対して上記第２ヒータを上記第１ヒータよりも離して行なう。上記処理工程は、上記第１ヒータとして、平面視したときの上記被処理基板のほぼ中央に対応する部分に開口部が形成されたヒータを用いる。
【発明の効果】
【００３５】
本発明によれば、被処理基板の表面に均一に処理を行なうことができる気相成長装置および気相成長方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
（実施の形態１）
図１から図１２を参照して、本発明に基づく実施の形態１における気相成長装置について説明する。
【００３７】
図１は、本実施の形態における第１の気相成長装置の概略断面図である。気相成長装置の流路構成部材３４ａおよび基板支持部材２３ａなどの主要部分は、図示しない真空チャンバの内部に配置されている。気相成長装置は、反応性ガスのガス流路を形成するための流路構成部材３４ａを備える。本実施の形態における流路構成部材３４ａは、管状に形成されている。本実施の形態における流路構成部材３４ａは、反応性ガスの流れ方向に垂直な断面形状が四角形に形成されている。
【００３８】
流路構成部材３４ａの内側が反応炉になる。流路構成部材３４ａには、ガス供給口から反応性ガスが導入されてガス排出口から排出される。流路構成部材３４ａは、長手方向を有し、この長手方向に沿って反応性ガスが流される。反応性ガスは、矢印５１ａに示すように、被処理基板３１の成膜面に沿った方向に流される。
【００３９】
流路構成部材としては、上記の形態に限られず、反応性ガスを流すことができるように形成されていれば構わない。たとえば、流路構成部材が管状に形成されている場合において、断面形状は四角形に限られず、たとえば、楕円や半円などであっても構わない。
【００４０】
気相成長装置は、被処理基板３１を支持するための基板支持手段を備える。本実施の形態においては基板支持手段として基板支持部材２３ａを備える。本実施の形態における被処理基板３１は、半導体ウェハである。被処理基板３１は、円板状に形成されている。基板支持部材２３ａは、被処理基板３１を下側から支持するように形成されている。
【００４１】
被処理基板３１は、基板支持部材２３ａの表面に載置されている。基板支持部材としては、この形態に限られず、被処理基板の処理面を、ガス流路に配置するように形成されていればよい。たとえば、基板支持部材の上面と、被処理基板の処理面とがほぼ同一平面状になるように、基板支持部材に凹んだ部分を形成して、この凹んだ部分に被処理基板が配置されていても構わない。
【００４２】
流路構成部材３４ａは、下壁に開口部を有し、この開口部に基板支持部材２３ａが配置されている。基板支持部材２３ａとこの開口部との間には、わずかな隙間が形成されている。本実施の形態においては、基板支持部材２３ａの上面と流路構成部材３４ａの底面とが同一平面状になるように配置されている。基板支持部材２３ａは、ベース部材３２に支持されている。本実施の形態においては、基板支持部材２３ａが固定されているが、この形態に限られず、基板支持部材２３ａが被処理基板３１の処理面を回転面として回転可能に形成されていても構わない。
【００４３】
基板支持部材２３ａの内部には、ヒータが配置されている。このヒータが駆動することにより、被処理基板３１が加熱される。被処理基板３１の周りの反応性ガスが加熱されることにより、被処理基板３１の成膜面に成膜される。
【００４４】
図２に、本実施の形態における第１の気相成長装置の基板支持部材の部分の概略断面図を示す。図３に、図２におけるＩＩＩ−ＩＩＩ線に関する矢視断面図を示す。図４に、本実施の形態におけるヒータの部分の概略斜視図を示す。
【００４５】
図２から図４を参照して、本実施の形態における基板支持部材２３ａは、円筒状に形成されている。基板支持部材２３ａは、内部が空洞になるように形成されている。本実施の形態において被処理基板３１は、平面視したときに、被処理基板３１と基板支持部材２３ａとが同心円状になるように配置されている。
【００４６】
基板支持部材２３ａの内部には、加熱手段としての第１ヒータ１および第２ヒータ３ａが配置されている。第１ヒータ１および第２ヒータ３ａは、被処理基板３１に対して処理面と反対側に配置されている。第１ヒータ１および第２ヒータ３ａは、それぞれが板状に形成されている。第１ヒータ１および第２ヒータ３ａは、それぞれの加熱面が被処理基板３１の処理面と略平行になるように配置されている。第１ヒータ１および第２ヒータ３ａは、被処理基板３１と同軸状に配置されている。第１ヒータ１は、複数のヒータのうち、被処理基板３１に最も近くなるように配置されている。第２ヒータ３ａは、被処理基板３１に対して第１ヒータ１よりも遠くに配置されている。
【００４７】
第１ヒータ１は、平面視したときの円の中心部に、開口部１７ａを有する。開口部１７ａは、平面形状が円になるように形成されている。開口部１７ａは、平面形状において、第１ヒータ１の外縁と同心円状になるように形成されている。このように、第１ヒータ１は、平面視したときに円環状に形成されている。
【００４８】
開口部１７ａは、平面視したときに、被処理基板３１よりも大きくなるように形成されている。すなわち、開口部１７ａの直径は、被処理基板３１の直径よりも大きくなるように形成されている。
【００４９】
本実施の形態における第１ヒータ１は、２つのヒータに分割されている。第１ヒータ１は、ガス流路の上流側に配置された上流側ヒータ１ａと、上流側ヒータ１ａよりも下流側に配置された下流側ヒータ１ｂとを含む。上流側ヒータ１ａと下流側ヒータ１ｂとの境界線６５は、矢印５１ａに示す反応性ガスが流れる方向に対して垂直になるように形成されている。
【００５０】
第２ヒータ３ａは、第１ヒータ１の下側に配置されている。第２ヒータ３ａは、第１ヒータ１と外形においてほぼ同じ形状を有する。第２ヒータ３ａは、平面形状が円環状に形成され、開口部１７ｂを有する。開口部１７ａと開口部１７ｂとは同軸状に配置されている。第１ヒータ１および第２ヒータ３ａは、それぞれの加熱面が互いに平行になるように配置され、それぞれの加熱面に垂直な方向に並ぶように配置さている。第１ヒータ１および第２ヒータ３ａは、加熱面側から見たときに重なるように配置されている。第１ヒータおよび第２ヒータは、この形態に限られず、加熱面側から見たときに、少なくとも一部が重なるように配置されていれば構わない。
【００５１】
第１ヒータ１と第２ヒータ３ａとの間には、スペーサ２７ａが配置されている。スペーサ２７ａは、第１ヒータ１および第２ヒータ３ａの外周に沿うように円環状に形成されている。第１ヒータ１および第２ヒータ３ａは、筒状の筒部材２５の内側に配置されている。第１ヒータ１は、筒部材２５の爪部２５ａに押圧されることによって、筒部材２５に固定されている。
【００５２】
第２ヒータ３ａの下側には、スペーサ２７ｂ，２７ｃが配置されている。スペーサ２７ｂは、円板状に形成されている。スペーサ２７ｃは、中央部に開口を有する円環状に形成されている。スペーサ２７ｂ，２７ｃの下側には、熱を反射するためのリフレクタ２６が配置されている。リフレクタ２６は、円板状に形成されている。
【００５３】
第１ヒータ１の開口部１７ａの内側には、区画部材２４ａが配置されている。区画部材２４ａは、平板状に形成されている。区画部材２４ａは、スペーサ２７ｂに固定されている。図３を参照して、区画部材２４ａは、主表面の延びる方向と境界線６５とがほぼ平行になるように配置されている。すなわち、区画部材２４ａは、主表面が反応性ガスの流れる向きに対して垂直になるように配置されている。区画部材２４ａは、上流側ヒータ１ａと下流側ヒータ１ｂとの間に配置されている。
【００５４】
本実施の形態においては、区画部材２４ａとスペーサ２７ｂとが別部材で形成されているが、この形態に限られず、区画部材２４ａとスペーサ２７ｂとが一体的に形成されていても構わない。
【００５５】
本実施の形態における上流側ヒータ１ａ、下流側ヒータ１ｂおよび第２ヒータ３ａは、それぞれを独立して制御できるように形成されている。すなわち、本実施の形態における気相成長装置は、それぞれのヒータに印加する電力を個別に制御できるように形成されている。
【００５６】
区画部材２４ａは、第１ヒータ１よりも高さが高くなるように形成されている。区画部材２４ａは、第１ヒータ１の主表面から突出するように形成されている。リフレクタ２６の下側には、止め部材２１が配置されている。基板支持部材２３ａ、止め部材２１および筒部材２５は、ヒータベース部２２に固定されている。
【００５７】
本実施の形態においては、スペーサ２７ａ〜２７ｃ、筒部材２５および基板支持部材２３ａは、セラミックスで形成されている。これらのセラミックスは、たとえば、室温での比抵抗値が１×１０14（Ω・ｃｍ）以上である。ヒータベース部２２は、たとえば、モリブデンで形成されている。本実施の形態における第１ヒータ１および第２ヒータ３ａは、厚さが３ｍｍ以上１０ｍｍ以下になるように形成されている。
【００５８】
本実施の形態においては、被処理基板の表面に半導体の成膜を行なう。本実施の形態においては、被処理基板の処理面における反応性ガスの温度が１１００℃を超える高温域での気相成長と６００℃付近の低温域での気相成長とをそれぞれ行なう。本実施の形態における気相成長装置において、６００℃付近の低温域で気相成長を行なう場合には、第１ヒータ１の上流側ヒータ１ａと下流側ヒータ１ｂとを駆動する。第２ヒータ３ａは、停止状態にする。１１００℃を超える高温域において気相成長を行なう場合には、第１ヒータ１および第２ヒータ３ａの両方を駆動する。ヒータを多段に配置することにより、気相成長を行なう温度域を大きくすることができる。
【００５９】
本実施の形態における気相成長装置は、平面視したときに、第１ヒータ１の被処理基板のほぼ中央に対応する部分に開口部１７ａを有する。すなわち、被処理基板３１の平面形状である円の中心の真下に開口部１７ａが配置されている。この構成を採用することにより、被処理基板３１の中央から外周に向かう方向の温度分布を平坦にすることができ、被処理基板３１の温度をほぼ均一にすることができる。この結果、被処理基板３１の表面に均一な処理を行なうことができる。特に、高温域で精度よい温度制御を行なうことができる。
【００６０】
たとえば、Ｓｉ基板やＧａＡｓ基板のように、輻射熱の透過率の低い半導体ウェハを被処理基板として用いる場合には、半導体ウェハの中心部の温度が高くなりやすい。しかしながら、半導体ウェハの真下に配置された第１ヒータが開口部を有するため、半導体ウェハの中心部の温度が高くなることが抑制でき、被処理基板の温度を均一することができる。
【００６１】
また、本実施の形態においては、第１ヒータ１の開口部１７ａに配置された区画部材２４ａを有する。区画部材２４ａを配置することにより、上流側ヒータ１ａと下流側ヒータ１ｂとにおいて、反応性ガスの流れる方向における熱の輻射を抑制することができる。すなわち、上流側ヒータ１ａと下流側ヒータ１ｂとの間における熱の往来を抑制することができる。この結果、被処理基板における温度をより均一にすることができる。
【００６２】
本実施の形態における第１ヒータは、上流側ヒータと下流側ヒータとを有する。すなわち第１ヒータが２個に分割されている。この構成を採用することにより、反応性ガスの進行方向に沿って、温度分布が生じることを抑制することができる。たとえば、被処理基板３１において、下流側の端部の温度が上流側の端部の温度よりも高くなる場合には、上流側ヒータ１ａに投入する電力よりも下流側ヒータ１ｂに投入する電力を小さくすることによって、反応性ガスの進行方向における温度分布を均一にすることができる。
【００６３】
本実施の形態における気相成長装置において、第１ヒータ１および第２ヒータ３ａは、被処理基板３１からの距離を変更可能に形成されている。第１ヒータ１と第２ヒータ３ａとの間に配置されたスペーサ２７ａ，２７ｂ，２７ｃの厚さを変更することにより、それぞれのヒータと被処理基板３１との距離を変更することができる。すなわち、複数のスペーサ２７ａ，２７ｂ，２７ｃのうち、少なくとも一部のスペーサの厚さを異なるものに変更することにより、被処理基板３１と第１ヒータ１、または、被処理基板３１と第２ヒータ３ａとの距離を変更することができる。この結果、被処理基板３１を加熱する温度の調整を行なうことができる。
【００６４】
たとえば、スペーサ２７ａを薄くして、スペーサ２７ｂを厚くすることにより、第２ヒータ３ａと被処理基板３１との距離を小さくすることができ、被処理基板３１の温度を高くすることができる。
【００６５】
ここで、本発明に基づく気相成長装置の一実施例を製造した。図２から図４を参照して、第１ヒータ１および第２ヒータ３ａとして、外径が８０ｍｍ、開口部１７ａ，１７ｂの直径が５０ｍｍ、厚さが５ｍｍのヒータを用いた。第１ヒータ１および第２ヒータ３ａ同士を５ｍｍ離して配置した気相成長装置を製造した。測定においては、基板の表面の温度を測定して均熱性を求めた。均熱性は、小さい方が優れている。
【００６６】
この結果、７５０℃の低温域においては、第１ヒータのみに電力を投入することにより、±０．１５％の均熱性を得ることができた。また、１１５０℃の高温域においては、上段の第１ヒータのみに電力を投入したときの均熱性は±１．９％であったが、第１ヒータおよび第２ヒータにそれぞれの電力を投入することにより±０．３％の均熱性を得ることができた。
【００６７】
このように、本発明における気相成長方法は、被処理基板の処理面をガス流路に配置して、加熱手段によって被処理基板を加熱しながら処理を行なう処理工程を含む。処理工程は、処理面と反対側に加熱手段としての第１ヒータおよび第２ヒータを配置して行なう。処理工程は、第１ヒータおよび第２ヒータのそれぞれの表面が、処理面とほぼ平行になるように配置して行なう。処理工程は、被処理基板に対して第２ヒータを第１ヒータよりも離して行なう。処理工程は、第１ヒータとして、平面視したときの被処理基板のほぼ中央に対応する位置に開口部が形成されたものを用いる。この方法を採用することにより、被処理基板の温度分布をほぼ一様にすることができ、均一な成膜を行なえる気相成長方法を提供することができる。
【００６８】
本実施の形態における第１の気相成長装置は、ガス流路に１個の被処理基板が配置された横型気相成長装置であるが、この形態に限られず、様々な気相成長装置に本発明を適用することができる。以下に、本実施の形態における他の気相成長装置について例示する。本実施の形態における以下の気相成長装置においては、基板支持部材の内部には、それぞれの基板に対向するように、複数のヒータが配置され、一のヒータは、被処理基板の平面形状のほぼ中央に対応する部分に開口部を有する。
【００６９】
図５は、本実施の形態における第２の気相成長装置の概略断面図である。本実施の形態における第２の気相成長装置は、筒形横型気相成長装置である。第２の気相成長装置は、複数の被処理基板３１を支持するための基板支持部材３０ａを備える。複数の被処理基板３１は、基板支持部材３０ａの端面に配置されている。矢印５１ａに示すように、反応性ガスは、被処理基板３１の処理面に沿って進行する。このように、基板支持部材３０ａに複数の被処理基板３１が配置された気相成長装置に本発明を適用することができる。
【００７０】
図６に、本実施の形態における第３の気相成長装置の概略断面図を示す。図７に、本実施の形態における第３の気相成長装置の概略斜視図を示す。第３の気相成長装置は、縦型気相成長装置である。第３の気相成長装置においては、複数の被処理基板３１を端面に配置するための基板支持部材３０ｂを備える。基板支持部材３０ｂは、円筒状に形成されている。複数の被処理基板３１は、基板支持部材３０ｂの端面に同心円状に配置されている。
【００７１】
基板支持部材３０ｂは、被処理基板３１が配置されている面を回転面として回転可能に形成されている。基板支持部材３０ｂは、平面形状の円形の中心を中心軸として回転可能に形成されている。反応性ガスは、矢印５１ｂに示すように、基板支持部材３０ｂの端面に垂直な方向から入射する。反応性ガスは、被処理基板３１の処理面に垂直な方向から流入する。
【００７２】
図８に、本実施の形態における第４の気相成長装置の概略断面図を示す。図９に、本実施の形態における第４の気相成長装置の主要部の概略破断斜視図を示す。第４の気相成長装置は、円形横型気相成長装置である。第４の気相成長装置は、複数の被処理基板３１を端面に配置するための基板支持部材３０ｃを備える。基板支持部材３０ｃは、円筒状に形成されている。
【００７３】
第４の気相成長装置における流路構成部材３４ｂは、基板支持部材３０ｃの被処理基板３１の載置面に沿うように平板状に形成された平板部と、平板部から立設するように形成された配管部とを有する。反応性ガスは、矢印５１ｃに示すように、配管部に沿って流れた後に、向きを変えて平板部を流れる。反応性ガスは、基板支持部材３０ｃの端面に沿う方向に流れる。被処理基板３１の処理面においては、処理面にほぼ平行な方向に反応性ガスが流れる。
【００７４】
図１０は、本実施の形態における第５の気相成長装置の概略断面図である。第５の気相成長装置は、ベルジャー型気相成長装置である。第５の気相成長装置は、複数の被処理基板３１を端面に支持するための基板支持部材３０ｄを備える。第５の気相成長装置は、断面形状が半球状の流路構成部材３４ｄを備える。反応性ガスは、基板支持部材３０ｄを貫通するように形成された供給管から噴出され、矢印５１ｄに示すように、流路構成部材３４ｄの内面に沿って流れる。
【００７５】
図１１に、本実施の形態における第６の気相成長装置の概略断面図を示す。第６の気相成長装置は、バレル型気相成長装置である。第６の気相成長装置は、直方体状の基板支持部材３０ｅを備える。基板支持部材３０ｅは、管状に形成された流路構成部材３４ｃの内部に配置されている。反応性ガスは、矢印５１ｅに示すように、流路構成部材３４ｃの延びる方向に沿って流れる。被処理基板３１は、基板支持部材３０ｅの表面のうち、反応性ガスの進行方向に沿う表面に配置されている。
【００７６】
図１２に、本実施の形態における第７の気相成長装置の概略破断斜視図を示す。第７の気相成長装置は、円横仕切型気相成長装置である。第７の気相成長装置は、流路構成部材３７を備える。流路構成部材３７は、平面形状が円形になるように形成されている。流路構成部材３７の表面には、径方向に延びる凹部３８を有する。それぞれの凹部３８は、放射状に形成されている。被処理基板３１は、凹部３８の底面にそれぞれ配置されている。このように、流路構成部材３７は、基板支持部材を兼ねている。
【００７７】
流路構成部材３７の上面には、図示しない蓋部材が配置されている。蓋部材が凹部３８を覆うことにより、凹部３８に沿ったガス流路が形成される。反応性ガスは、矢印５１ｆに示すように、平面視したときの流路構成部材３７の中心から外周に向かって流れる。外周に向かって流れた反応性ガスは、矢印５１ｇに示すように、排気口から排出される。
【００７８】
本実施の形態においては、第１ヒータおよび第２ヒータの平面形状の外縁が円形になるように形成されたが、この形態に限られず、任意の平面形状を有するヒータに本発明を適用することができる。
【００７９】
本実施の形態においては、被処理基板の平面形状が円形の気相成長装置について説明を行なったが、任意の平面形状を有する被処理基板の処理を行なう気相成長装置に本発明を適用することができる。たとえば、平面形状が四角形の被処理基板を処理するための気相成長装置に本願発明を適用することができる。この場合、第１ヒータは、たとえば、平面形状が四角形に形成され、該四角形の重心位置を中心に四角形の開口部を有する。
【００８０】
本実施の形態においては、被処理基板が支持されている基板支持部材の表面によって、反応性ガスの流路が構成されているが、この形態に限られず、基板支持部材とは異なる部材によって、反応性ガスの流路が構成されていても構わない。たとえば、端面に露出穴を有し、基板支持部材を覆うように形成された覆い部材を備えていても構わない。覆い部材の端面は、被処理基板の処理面と略平行になるように形成され、露出穴の内側に基板支持部材が配置される。被処理基板の処理面は、露出穴を通して反応性ガスの流路に露出する。反応性ガスの流路は、覆い部材の端面などによって構成される。
【００８１】
本実施の形態における気相成長装置は、２個のヒータを備えているが、この形態に限られず、３個以上のヒータを備えていてもよい。
【００８２】
（実施の形態２）
図１３から図１８を参照して、本発明に基づく実施の形態２における気相成長装置および気相成長方法について説明する。
【００８３】
図１３は、本実施の形態における第１の気相成長装置の概略断面図である。図１４は、図１３におけるＸＩＶ−ＸＩＶ線に関する矢視断面図である。本実施の形態における第１の気相成長装置は、第２ヒータ３ｂを備える。第２ヒータ３ｂは、円板状に形成されている。第２ヒータ３ｂは、平面的に見たときに、開口部１７ａよりも小さな開口部１７ｃを有する。区画部材２４ａが開口部１７ｃに挿通されている。
【００８４】
本実施の形態における第１の気相成長装置の第２ヒータ３ｂは、第１ヒータ１の開口部１７ａよりも小さな開口部１７ｃが形成されている。このため、中央部の温度が下がりやすい被処理基板３１に対しても、均一な加熱を行なうことができる。
【００８５】
たとえば、被処理基板３１として、サファイア基板やＧａＮ基板を用いる場合、これらの被処理基板は、輻射熱の透過性を有する。このため、高温域で、半導体ウェハの中心部の温度が低くなりやすい傾向を有する。このような被処理基板に対しても均一な加熱を行なうことができる。
【００８６】
図１５に、本実施の形態における第２の気相成長装置の概略断面図を示す。図１６に、図１５におけるＸＶＩ−ＸＶＩ線に関する矢視断面図を示す。本実施の形態における第２の気相成長装置においては、第１ヒータ６が分割されておらず、一のヒータで構成されている。第２ヒータ３ｃは、円板状に形成されている。第２ヒータ３ｃは、開口部を有しない。また、第１ヒータ６の開口部１７ａを貫通するように配置された区画部材を有しない。
【００８７】
本実施の形態における第２の気相成長装置は、本実施の形態における第１の気相成長装置と同様に、輻射熱の透過性のある半導体ウェハなどを処理する際に、被処理基板の中央部の温度が下がることを抑制できる。
【００８８】
さらに、本実施の形態の第２の気相成長装置は、基板支持部材２３ａを内側に配置するように形成された覆い部材３９を備える。覆い部材３９は、被処理基板３１の処理面とほぼ平行になるように形成された端面を有し、この端面に露出穴３９ａを有する。被処理基板３１は、露出穴３９ａから露出している。基板支持部材２３ａは、露出穴３９ａの内側に配置されている。覆い部材３９は、流路を構成する。流路構成部材３４ｆは、覆い部材３９の外側に配置されている。このように、基板支持部材の外側に覆い部材が配置された気相成長装置にも本発明を適用することができる。
【００８９】
図１７に、本実施の形態における第３の気相成長装置の概略断面図を示す。第３の気相成長装置においては、加熱手段として、第１ヒータ１および第２ヒータ３ｂに加えて、第３ヒータ４を備える。
【００９０】
第３ヒータ４は、上流側ヒータ４ａと下流側ヒータ４ｂとを含む。第３ヒータ４は、第１ヒータ１と同様の構成を有する。第３ヒータ４は、第１ヒータ１と第２ヒータ３ｂとの間に配置されている。第１ヒータ１、第３ヒータ４および第２ヒータ３ｂは、互いに離れて配置されている。第３ヒータ４は、スペーサ２７ａを介して第１ヒータ１および第２ヒータ３ｂに挟まれている。第３ヒータ４に形成された開口部１７ｄは、第１ヒータ１に形成された開口部１７ａと同様の形状を有する。
【００９１】
第１ヒータ１、第２ヒータ３ｂおよび第３ヒータ４は、加熱面側から見たときに重なるように配置されている。第１ヒータ１、第２ヒータ３ｂおよび第３ヒータ４は、この形態に限られず、加熱面側から見たときに、少なくとも一部が重なるように配置されていれば構わない。
【００９２】
開口部１７ａ，１７ｄの内側には、開口部１７ａ，１７ｄを貫通するように、区画部材２４ｂが配置されている。区画部材２４ｂは、板状に形成され、主表面が、反応性ガスの進行方向に対して垂直になるように配置されている。区画部材２４ｂは、スペーサ２７ｂに固定されている。区画部材２４ｂは、第１ヒータ１よりも高さが高くなるように形成されている。
【００９３】
第１ヒータ１、第２ヒータ３ｂおよび第３ヒータ４の周りには、円筒形状の筒部材２８が形成されている。筒部材２８は、爪部２８ａを有する。第１ヒータ１、第２ヒータ３ｂおよび第３ヒータ４は、爪部２８ａと止め部材２１とに挟まれることによって固定されている。このように、加熱手段は２段に限られず、３段以上に形成されていても構わない。加熱手段は、基板支持部材２３ｂの内部に配置されている。
【００９４】
被処理基板３１は、基板支持部材２３ｂの上面に配置されている。被処理基板３１は、平面視したときに、第１ヒータ１、第２ヒータ３ｂおよび第３ヒータ４と同心円状になるように配置されている。
【００９５】
図１８に、本実施の形態における第４の気相成長装置の概略断面図を示す。第４の気相成長装置は、ガス流路を形成するための流路構成部材３４ｅを備える。流路構成部材３４ｅは、管状に形成されている。流路構成部材３４ｅの内部においては、矢印５１ａに示す水平方向に反応性ガスが流れる。流路構成部材３４ｅの上面には、基板支持部材２３ｃの形状に沿った開口が形成され、この開口に基板支持部材２３ｃが配置されている。第４の気相成長装置においては、ガス流路の上側に被処理基板３１が配置されている。
【００９６】
第１ヒータ１は、上流側ヒータ１ａおよび下流側ヒータ１ｂを含む。第１ヒータ１および第２ヒータ３ａは、被処理基板の上側に配置されている。第１ヒータ１と第２ヒータ３ａとは、互いに離れて配置されている。
【００９７】
基板支持部材２３ｃには、係止部２９が形成されている。係止部２９は、被処理基板３１の外径に合せて凹んだ部分である。被処理基板３１は、止め部材２１に嵌め込まれることによって支持されている。被処理基板３１は、処理面が下側を向くように配置される。基板支持部材２３ｃは、ヒータベース部２２の下面に固定されている。筒部材２５は、ヒータベース部２２の下面に固定されている。
【００９８】
本実施の形態における第４の気相成長装置においては、被処理基板３１の成長面が下向きに配置される。処理においては、被処理基板の処理面における上流側で反応性ガスが消費され、下流側まで反応性ガスが流れにくいことが生じる。ガス流路において、反応性ガスが加熱されることにより、対流の効果による上昇気流が生じる。被処理基板の成膜面が下側を向いていることにより、被処理基板の成膜面の下流側においても反応性ガスが配置され、より均一な成膜を行なうことができる。
【００９９】
その他の構成、作用、効果および方法については、実施の形態１と同様であるのでここでは説明を繰返さない。
【０１００】
（実施の形態３）
図１９から図２１を参照して、本発明に基づく実施の形態３における気相成長装置および気相成長方法について説明する。前述の実施の形態１および実施の形態２においては、それぞれのヒータの位置が固定されているが、本実施の形態における気相成長装置は、それぞれのヒータを移動するための移動手段を備える。本実施の形態における気相成長装置は、被処理基板とヒータとの距離を変更するための移動手段を備える。本実施の形態における気相成長装置は、被処理基板の成膜面に垂直な方向にヒータが移動可能に形成されている。
【０１０１】
図１９は、本実施の形態における加熱手段としてのヒータの部分の概略斜視図である。本実施の形態における第１の気相成長装置は、第１ヒータ７、第２ヒータ８および第３ヒータ９を備える。図示しない被処理基板は、第１ヒータ７に対向するように配置される。図示しない被処理基板は、第１ヒータ７、第２ヒータ８および第３ヒータ９と同軸状に配置されている。第１ヒータ７および第３ヒータ９は、それぞれが円環状に形成されている。第２ヒータ８は、開口部を有さない円板状に形成されている。
【０１０２】
第１ヒータ７は、平面視したときのほぼ中央に、開口部７ａを有する。第３ヒータ９は、平面視したときのほぼ中央に、開口部９ｂを有する。開口部７ａおよび開口部９ｂのそれぞれは、平面形状が円形になるように形成されている。開口部９ｂは、平面視したときに、開口部７ａよりも小さくなるように形成されている。開口部７ａと開口部９ｂとは同軸状に形成されている。開口部９ｂの直径ｄ２は、開口部７ａの直径ｄ１よりも小さくなるように形成されている。
【０１０３】
第１ヒータ７は、支持棒１０ａに支持されている。本実施の形態においては、複数本の支持棒１０ａが、第１ヒータ７に固定されている。第２ヒータ８は、支持棒１０ａを挿通するための挿通穴８ａを有する。第３ヒータ９は、支持棒１０ａを挿通するための挿通穴９ａを有する。支持棒１０ａは、挿通穴８ａ，９ａを貫通するように配置されている。
【０１０４】
第３ヒータ９は、支持棒１０ｂに支持されている。本実施の形態においては、複数本の支持棒１０ｂが、第３ヒータ９に固定されている。第２ヒータ８は支持棒１０ｂを挿通するための挿通穴８ｂを有する。支持棒１０ｂは、挿通穴８ｂを貫通している。それぞれの支持棒１０ａ，１０ｂは、図示しない支持棒駆動装置に接続されている。
【０１０５】
支持棒１０ａを上下方向に移動することにより、矢印５２ａに示すように、第１ヒータ７が上下方向に移動する。第１ヒータ７が移動することにより、第１ヒータ７と被処理基板との距離を変更することができる。支持棒１０ｂを上下方向に移動することにより、矢印５２ｂに示すように、第３ヒータ９が上下方向に移動する。第３ヒータ９が移動することにより、第３ヒータ９と被処理基板との距離を変更することができる。
【０１０６】
本実施の形態における第１の気相成長装置は、複数段のヒータを有し、ヒータに形成された開口部の大きさが、被処理基板から遠くなるに従って、徐々に小さくなるように形成されている。
【０１０７】
図２０に、本実施の形態における第２の気相成長装置のヒータの部分の概略斜視図を示す。図２１に、本実施の形態における第２の気相成長装置のヒータの部分の概略平面図を示す。第２の気相成長装置においては、加熱手段として、第１ヒータ７、第２ヒータ８および第３ヒータ９を備える。第３ヒータ９は、第１ヒータ７と第２ヒータ８とに挟まれるように配置されている。第１ヒータ７、第２ヒータ８および第３ヒータ９は、同軸状に配置されている。図示しない被処理基板は、第１ヒータ７に対向するように配置される。
【０１０８】
第１ヒータ７は、第１ヒータ７の外側に配置された支持棒１０ｃによって支持されている。支持棒１０ｃは、第１ヒータ７の外周面から飛び出すように形成され、屈曲部を介して下側に向かって延びるように形成されている。第２ヒータ８は、第２ヒータ８の底面に固定された支持棒１０ｅによって支持されている。第３ヒータ９は、第３ヒータ９の外側に配置された支持棒１０ｄによって支持されている。支持棒１０ｄは、第３ヒータ９の外周面から飛び出すように形成され、屈曲部を介して下側に向かって延びるように形成されている。
【０１０９】
支持棒１０ｃの下側に延びる部分は、支持棒１０ｄの下側に向かって延びる部分よりも外側に配置されている。支持棒１０ｃの仮想半径ｒ１は、支持棒１０ｄの仮想半径ｒ２よりも大きくなるように形成されている。すなわち、支持棒１０ｃは、支持棒１０ｄと干渉しないように形成されている。それぞれの支持棒１０ｃ〜１０ｅは、図示しない支持棒駆動装置に接続されている。支持棒駆動装置が駆動することにより、支持棒１０ｃ〜１０ｅが上下方向に移動する。支持棒１０ｃ〜１０ｅが上下方向に移動することにより、第１ヒータ７、第３ヒータ９、および第２ヒータ８が上下方向に個別に移動する。
【０１１０】
本実施の形態における気相成長装置は、複数のヒータが移動可能に形成されている。このように、複数のヒータのうち少なくとも一個のヒータが移動可能に形成され、被処理基板からの距離を変更するための移動装置を備える。本実施の形態においては、移動装置として、支持棒駆動装置が配置されている。この構成により、被処理基板を加熱するための温度域を細かく制御することができる。さらに、それぞれのヒータにおいて、互いに径の異なる開口部が形成された複数のヒータを採用することにより、被処理基板の径方向における温度分布の制御をより細かく行なうことができる。
【０１１１】
本実施の形態における第２の気相成長装置は、それぞれの支持棒がそれぞれのヒータの外側に配置され、それぞれの支持棒の仮想直径が異なるように形成される。この構成により、後述するように、ヒータの加熱面を回転面にして回転させる場合に、それぞれのヒータを互いに独立して回転させることができる。
【０１１２】
その他の構成、作用、効果および方法については、実施の形態１と同様であるのでここでは説明を繰返さない。
【０１１３】
（実施の形態４）
図２２から図２６を参照して、本発明に基づく実施の形態４における気相成長装置について説明する。本実施の形態においては、本発明における気相成長装置のうち、加熱手段としての複数のヒータの構成について説明する。本実施の形態における気相成長装置は、横型気相成長装置である。
【０１１４】
本実施の形態における気相成長装置は、１個の基板支持部材に複数の被処理基板が配置され、複数の被処理基板が一度に処理可能に形成されている。
【０１１５】
図２２に、本実施の形態における第１の気相成長装置のヒータの部分の概略斜視図を示す。第１の気相成長装置は、複数の被処理基板を支持するための基板支持部材３０ｆを備える。基板支持部材３０ｆは、円筒状に形成されている。基板支持部材３０ｆは、端面に被処理基板を載置できるように形成されている。
【０１１６】
それぞれの被処理基板は、基板支持部材３０ｆを平面視したときの円形の重心位置を中心に対称に配置される。本実施の形態においては、３枚の被処理基板が支持可能に形成されている。基板支持部材３０ｆは、それぞれの第１ヒータ７に対して、１枚の被処理基板が配置できるように形成されている。被処理基板は、第１ヒータ７と同軸状に配置される。
【０１１７】
基板支持部材３０ｆの内側には、第１ヒータ７および第２ヒータ８が配置されている。第１ヒータ７は、円環状に形成され、第２ヒータ８は、円板状に形成されている。第２ヒータ８の外径は、第１ヒータ７の外径とほぼ同じになるように形成されている。第１ヒータ７と第２ヒータ８とは、同軸状に配置されている。本実施の形態においては、第１ヒータ７と第２ヒータ８とのペアが３セット配置されている。
【０１１８】
図２３に、本実施の形態における第２の気相成長装置のヒータの部分の概略平面図を示す。第２の気相成長装置においては、円環状の第１ヒータ７に加えて、円板状の第２ヒータ１１を備える。第２ヒータ１１は、平面視したときに、複数の第１ヒータ７が配置されている範囲よりも大きくなるように形成されている。第２ヒータ１１は、第１ヒータ７を第２ヒータ１１に向かって投影したときに、影となる領域を包含する大きさで形成されている。第２ヒータ１１は、第１ヒータ７と離れて配置されている。
【０１１９】
図示しない基板支持部材は、それぞれの第１ヒータ７に対して、１枚の被処理基板が配置できるように形成されている。被処理基板は、第１ヒータ７と同軸状に配置される。被処理基板は、第１ヒータ７に対向するように支持される。
【０１２０】
図２４に、本実施の形態における第３の気相成長装置のヒータの部分の概略平面図を示す。第３の気相成長装置においては、第１ヒータ１２を備える。第１ヒータ１２は、複数の円環状のヒータ同士が互いに接触した形状を有する。第１ヒータ１２は、３個の円環状のヒータが互いに接触した形状を有する。第１ヒータ１２は、３個の開口部１２ａを有する。円環状のヒータ同士が互いに接触している形状を有することにより、第１ヒータ１２の中央部分に中抜け穴１２ｂが形成されている。中抜け穴１２ｂは、第１ヒータ１２を平面視したときの重心位置に対応する部分に形成されている。
【０１２１】
図示しない基板支持部材は、それぞれの開口部１２ａに対して１枚ずつ被処理基板を配置するように形成されている。被処理基板は、開口部１２ａの真上に配置される。開口部１２ａは、平面形状が被処理基板の平面形状よりも大きくなるように形成されている。第２ヒータ１１は、第１ヒータ１２を第２ヒータ１１に向かって投影したときに、影となる領域を包含する大きさで形成されている。
【０１２２】
第３の気相成長装置においては、第１ヒータが中抜け穴１２ｂを有することにより、複数の被処理基板を支持するための基板支持部材の径方向において、温度を均一にすることができる。この結果、被処理基板の表面の温度分布をより平坦にすることができる。
【０１２３】
図２５に、本実施の形態における第４の気相成長装置のヒータの部分の概略平面図を示す。第４の気相成長装置においては、第１ヒータ１３を備える。第１ヒータ１３は、複数個の円環状のヒータ同士が互いに接触している形状を有する。第１ヒータ１３は、複数の開口部１３ａを有する。第１ヒータ１３の中心部分には、中抜け穴は形成されていない。
【０１２４】
被処理基板を支持するための基板支持部材は、第１ヒータ１３の開口部１３ａに対応して１枚ずつ被処理基板を支持するように形成されている。被処理基板は、開口部１３ａの真上に配置される。開口部１３ａは、平面形状が被処理基板の平面形状よりも大きくなるように形成されている。第２ヒータ１１は、第１ヒータ１３を第２ヒータ１１に向かって投影したときに、影となる領域を包含する大きさで形成されている。
【０１２５】
図２６に、本実施の形態における第５の気相成長装置のヒータの部分の概略斜視図を示す。第５の気相成長装置においては、第１ヒータ１４を備える。第１ヒータ１４は、平面形状が円形に形成され、周方向に沿うように複数の開口部１４ａが形成されている。第１ヒータ１４は、平面視したときに、外縁が第２ヒータ１１とほぼ同じ形状を有するように形成されている。
【０１２６】
図示しない基板支持部材は、それぞれの開口部１４ａに対して１枚ずつ被処理基板を配置するように形成されている。開口部１４ａは、平面形状が円形に形成されている。開口部１４ａは、平面視したときに、図示しない被処理基板の平面形状よりも大きくなるように形成されている。開口部１４ａは、平面視したときに被処理基板と同心円状に配置されている。被処理基板は、それぞれの開口部１４ａの真上に配置される。
【０１２７】
第１ヒータ１４は、平面形状の円の中心部分に中抜け穴１４ｂを有する。中抜け穴１４ｂは、それぞれの開口部１４ａに囲まれるように配置されている。第１ヒータ１４が中抜け穴１４ｂを有することにより、複数の被処理基板を支持するための基板支持部材の径方向において、温度分布を平坦にすることができる。
【０１２８】
その他の構成、作用、効果および方法については、実施の形態１と同様であるのでここでは説明を繰返さない。
【０１２９】
（実施の形態５）
図２７から図３４を参照して、本発明に基づく実施の形態５における気相成長装置について説明する。本実施の形態における気相成長装置は、複数の被処理基板を一度に処理可能に形成されている。本実施の形態における第１から第３の気相成長装置は、横型気相成長装置である。
【０１３０】
本実施の形態における基板支持部材は、円筒状に形成され、複数の被処理基板を支持するように形成されている。それぞれの被処理基板は、基板支持部材を平面視したときの円形の重心位置を中心に対称に配置されている。本実施の形態における基板支持部材は、被処理基板の処理面を回転面にして回転可能に形成されている。第１ヒータの下側には、第２ヒータが配置されている。
【０１３１】
図２７に、本実施の形態における第１の気相成長装置の基板支持部材の概略断面図を示す。第１の気相成長装置は、基板支持部材３０ｇを備える。基板支持部材３０ｇは、円筒状に形成されている。基板支持部材３０ｇの内部には、複数の第１ヒータ１５が配置されている。
【０１３２】
第１ヒータ１５は、円環状に形成されている。第１ヒータ１５は、周方向に沿って８等分された分割ヒータ１５ａ〜１５ｈを含む。第１ヒータ１５は、放射状に分割されている。それぞれの分割ヒータ１５ａ〜１５ｈに対する投入電力を個別に制御できるように形成されている。反応性ガスは、矢印５１ａに示すように、被処理基板の処理面に沿った向きに流れる。
【０１３３】
第１ヒータ１５は、矢印５３ｃに示す向きに回転可能に形成されている。第１ヒータ１５は、加熱面を回転面にして回転可能に形成されている。第１ヒータ１は、平面視したときの外縁の円の中心を回転軸として回転可能に形成されている。第１ヒータ１は、加熱面と、図示しない被処理基板の成膜面とが、ほぼ平行な状態を維持しながら回転するように形成されている。本実施の形態においては、第１ヒータ１と図示しない第２ヒータとが一体的に回転するように形成されている。
【０１３４】
本実施の形態における基板支持部材３０ｇは、矢印５３ａに示す向きに回転可能に形成されている。第１の気相成長装置においては、第１ヒータ１５が回転する向きと基板支持部材３０ｇが回転する向きとが同じになるように形成されている。このように、本実施の形態における第１の気相成長装置は、それぞれの被処理基板の処理面を回転面にして第１ヒータ１５および基板支持部材３０ｇが回転可能に形成されている。
【０１３５】
図２８に、図２７の状態から基板支持部材が４５°回転したときの概略断面図を示す。本実施の形態においては、基板支持部材３０ｇが４５°回転するに伴って、第１ヒータ１５自体も４５°回転する。図２７に示す状態においては、分割ヒータ１５ａ，１５ｂ，１５ｇ，１５ｈの投入電力をＰ１に設定する。分割ヒータ１５ｃ，１５ｄの投入電力をＰ２に設定する。分割ヒータ１５ｅ，１５ｆの投入電力をＰ３にする。また、図２８に示す状態においては、分割ヒータ１５ｇ，１５ｈ，１５ａ，１５ｂの投入電力をＰ０にする。分割ヒータ１５ｃ，１５ｄ，１５ｅ，１５ｆの投入電力をＰ１に設定する。投入電力Ｐ０〜Ｐ３の大小関係は、Ｐ０＞Ｐ１＞Ｐ２＞Ｐ３である。
【０１３６】
このように、反応性ガスが流れる向きに沿って、上流側の分割ヒータの投入電力を大きくして、下流側に向かうにつれて分割ヒータの投入電力を小さくするように制御を行なうことにより、被処理基板の表面における温度分布をより均一にすることができる。ここで、図２７において、分割ヒータ１５ｇ，１５ｈに大きな投入電力Ｐ１を投入するのは、分割ヒータ１５ｇ，１５ｈが基板支持部材３０ｇの近傍に配置されることによる熱放散の温度低下を補償するためである。
【０１３７】
本実施の形態における第１の気相成長装置は、被処理基板が配置される領域において、反応性ガスの上流側の温度と下流側の温度とを個別に制御することができ、基板支持部材が回転しても、第１ヒータに対向するように配置された被処理基板の温度分布をより均一にすることができる。
【０１３８】
図２９に、本実施の形態における第２の気相成長装置の概略断面図を示す。第２の気相成長装置においては、基板支持部材３０ｇの内部に第１ヒータ１が配置されている。第１ヒータ１は、２つに分割されている。第１ヒータ１は、上流側ヒータ１ａと下流側ヒータ１ｂとを含む。上流側ヒータ１ａと下流側ヒータ１ｂとの境界線６５の延長上には、区画部材２４ａが配置されている。第１ヒータ１は、矢印５３ｂに示す向きに回転可能に形成されている。第２の気相成長装置においては、第１ヒータ１が、基板支持部材３０ｇの回転する向きと反対向きに回転可能に形成されている。
【０１３９】
図３０に、図２９の状態から基板支持部材が４５°回転したときの概略断面図を示す。基板支持部材３０ｇが回転する運動に伴って、第１ヒータ１が基板支持部材３０ｇと反対向きに回転する。第１ヒータ１は、上流側ヒータ１ａと下流側ヒータ１ｂとの境界線６５が、矢印５１ａに示す反応性ガスの進行する向きに対して垂直な状態を維持するように回転する。すなわち、基板支持部材３０ｇが回転する一方で、反応性ガスの進行する向きに対する第１ヒータ１の向きが常に一定になるように制御される。区画部材２４ａの主表面は、反応性ガスの流れる向きに対して垂直になる状態が維持される。
【０１４０】
第２の気相成長装置においては、上流側ヒータ１ａを常に上流側に配置することができ、下流側ヒータ１ｂを常に下流側に配置することができる。それぞれのヒータの温度を個別に制御することにより、たとえば、反応性ガスの流れ方向に対する温度分布を均一にすることができる。
【０１４１】
図３１に、本実施の形態における第２の気相成長装置のように、基板支持部材の回転方向に対して、第１ヒータの回転方向が逆向きになる駆動装置の概略断面図を示す。被処理基板３１は、基板支持部材３０ｇの表面に配置されている。基板支持部材３０ｇは、基板支持部材支軸４４に支持されている。基板支持部材３０ｇは、基板支持部材支軸４４を回転軸に回転可能に形成されている。
【０１４２】
第１ヒータ１および第２ヒータ３ｃは、一体的に回転するように形成されている。それぞれの第１ヒータ１および第２ヒータ３ｃは、小歯車支軸４２ｂに支持されている。第１ヒータ１および第２ヒータ３ｃは、小歯車支軸４２ｂを回転軸にして、回転するように形成されている。小歯車支軸４２ｂには、小歯車４２ａが固定されている。小歯車４２ａは、大歯車４１ａと噛み合っている。
【０１４３】
図３２に、小歯車と大歯車の部分の概略平面図を示す。大歯車４１ａのまわりには、小歯車４２ａが複数配置されている。大歯車４１ａが矢印５４ａに示す向きに回転することにより、小歯車４２ａが矢印５４ｂに示す向きに回転する。小歯車４２ａは、大歯車４１ａが回転する向きと反対向きに回転する。
【０１４４】
図３１を参照して、大歯車４１ａは、大歯車支軸４１ｂに支持されている。基板支持部材支軸４４が回転することにより、基板支持部材３０ｇが回転する。また、所定の速さで大歯車４１ａを回転することにより、小歯車４２ａを基板支持部材３０ｇが回転する向きと反対向きに回転させることができる。
【０１４５】
本実施の形態における気相成長装置は、第１ヒータおよび第２ヒータが、一体的に回転するように形成されているが、この形態に限られず、複数のヒータのうち一部が回転するように形成されていても構わない。
【０１４６】
たとえば、図２０に示したヒータ支持手段を用いて、複数のヒータのうち、一部のヒータのみが回転可能に形成されていても構わない。
【０１４７】
図３３に、本実施の形態における第３の気相成長装置の基板支持部材の概略断面図を示す。第３の気相成長装置においては、基板支持部材３０ｈを備える。基板支持部材３０ｈの内部には、４個の第１ヒータ１６が配置されている。
【０１４８】
第１ヒータ１６は、４個に分割されている。第１ヒータ１６は、非等分に分割されている。第１ヒータ１６は、分割ヒータ１６ａ〜１６ｃを含む。基板支持部材３０ｈは、矢印５３ａに示す向きに回転可能に形成されている。
【０１４９】
本実施の形態の第３の気相成長装置においては、第１ヒータ１６は、独立して回転しない。第３の気相成長装置においては、常に分割ヒータ１６ａが基板支持部材３０ｈの内側に配置されるように形成されている。このように、基板支持部材が回転する一方で、複数のヒータが個別に回転しないように形成されていても構わない。
【０１５０】
図３４に、本実施の形態における第４の気相成長装置の基板支持部材の概略断面図を示す。第４の気相成長装置は、縦型気相成長装置である。第４の気相成長装置は、基板支持部材３０ｉと、複数の第１ヒータ６とを備える。第１ヒータ６の下側には、円板状の第２ヒータが配置されている。基板支持部材３０ｉに支持された被処理基板は、第１ヒータ６の真上に配置されている。複数の第１ヒータ６は、基板支持部材３０ｉの内側に配置されている。複数の第１ヒータ６は、平面視したときに同心円状に二重に配置されている。本実施の形態においては、内側に４個の第１ヒータ６が配置され、外側に８個の第１ヒータ６が配置されている。このように、基板支持部材３０ｉに対して、任意の配置で第１ヒータを配置することができる。
【０１５１】
その他の構成、作用、効果および方法については、実施の形態１と同様であるのでここでは説明を繰返さない。
【０１５２】
本発明においては、上述したそれぞれの実施の形態を組合せても構わない。また、上記の実施の形態に係るそれぞれの図面において、同一または相当する部分には、同一の符号を付している。さらに、上述の説明における上下とは、鉛直方向の上下を示すものではなく、それぞれの部材などの相対的な位置関係を示すものである。
【０１５３】
なお、今回開示した上記実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。
【図面の簡単な説明】
【０１５４】
【図１】実施の形態１における気相成長装置の概略断面図である。
【図２】実施の形態１における第１の気相成長装置の主要部の一の概略断面図である。
【図３】実施の形態１における第１の気相成長装置の主要部の他の概略断面図である。
【図４】実施の形態１における第１の気相成長装置の主要部の概略斜視図である。
【図５】実施の形態１における第２の気相成長装置の主要部の概略断面図である。
【図６】実施の形態１における第３の気相成長装置の主要部の一の概略断面図である。
【図７】実施の形態１における第３の気相成長装置の主要部の他の概略斜視図である。
【図８】実施の形態１における第４の気相成長装置の主要部の概略断面図である。
【図９】実施の形態１における第４の気相成長装置の主要部の破断概略斜視図である。
【図１０】実施の形態１における第５の気相成長装置の概略断面図である。
【図１１】実施の形態１における第６の気相成長装置の概略断面図である。
【図１２】実施の形態１における第７の気相成長装置の概略破断斜視図である。
【図１３】実施の形態２における第１の気相成長装置の一の概略断面図である。
【図１４】実施の形態２における第１の気相成長装置の他の概略断面図である。
【図１５】実施の形態２における第２の気相成長装置の一の断面図である。
【図１６】実施の形態２における第２の気相成長装置の他の概略断面図である。
【図１７】実施の形態２における第３の気相成長装置の概略断面図である。
【図１８】実施の形態２における第４の気相成長装置の概略断面図である。
【図１９】実施の形態３における第１の加熱手段の概略斜視図である。
【図２０】実施の形態３における第２の加熱手段の概略斜視図である。
【図２１】実施の形態３における第２の加熱手段の概略平面図である。
【図２２】実施の形態４における第１の加熱手段の概略斜視図である。
【図２３】実施の形態４における第２の加熱手段の概略平面図である。
【図２４】実施の形態４における第３の加熱手段の概略平面図である。
【図２５】実施の形態４における第４の加熱手段の概略平面図である。
【図２６】実施の形態４における第５の加熱手段の概略斜視図である。
【図２７】実施の形態５における第１の基板支持部材の一の概略断面図である。
【図２８】実施の形態５における第１の基板支持部材の他の概略断面図である。
【図２９】実施の形態５における第２の基板支持部材の一の概略断面図である。
【図３０】実施の形態５における第２の基板支持部材の他の概略断面図である。
【図３１】実施の形態５における第２の基板支持部材、第１ヒータおよび第２ヒータの駆動装置の概略断面図である。
【図３２】実施の形態５における第２の基板支持部材の内部に配置された歯車の部分の概略平面図である。
【図３３】実施の形態５における第３の基板支持部材の概略断面図である。
【図３４】実施の形態５における第４の基板支持部材の概略断面図である。
【図３５】従来の技術における横型気相成長装置の概略断面図である。
【図３６】従来の技術における横型気相成長装置の基板支持部材の概略平面図である。
【図３７】基板支持部材の径方向に生じる温度分布を説明する概略平面図である。
【図３８】それぞれの基板の径方向に生じる温度分布を説明する概略平面図である。
【図３９】反応性ガスが流れる方向に生じる温度分布を説明する概略平面図である。
【図４０】反応性ガスが流れる方向に垂直な方向に生じる温度分布を説明する概略平面図である。
【図４１】従来の技術に基づく円形横型気相成長装置の概略断面図である。
【図４２】円形横型気相成長装置において、基板支持部材の径方向に生じる温度分布を説明する概略平面図である。
【符号の説明】
【０１５５】
１  第１ヒータ、１ａ  上流側ヒータ、１ｂ  下流側ヒータ、３ａ〜３ｃ  第２ヒータ、４  第３ヒータ、４ａ  上流側ヒータ、４ｂ  下流側ヒータ、６，７，１２〜１６  第１ヒータ、７ａ  開口部、８，１１  第２ヒータ、８ａ，８ｂ  挿通穴、９  第３ヒータ、９ａ  挿通穴、９ｂ  開口部、１０ａ〜１０ｅ  支持棒、１２ａ，１３ａ，１４ａ  開口部、１２ｂ，１４ｂ  中抜け穴、１５ａ〜１５ｈ，１６ａ〜１６ｃ  分割ヒータ、１７ａ〜１７ｄ  開口部、２１  止め部材、２２  ヒータベース部、２３ａ〜２３ｃ，３０ａ〜３０ｉ  基板支持部材、２４ａ，２４ｂ  区画部材、２５，２８  筒部材、２５ａ，２８ａ  爪部、２６  リフレクタ、２７ａ〜２７ｃ  スペーサ、２９  係止部、３１  被処理基板、３２  ベース部材、３４ａ〜３４ｆ，３７  流路構成部材、３５  外筒、３６  基板支持部材、３８  凹部、３９  覆い部材、３９ａ  露出穴、４１ａ  大歯車、４１ｂ  大歯車支軸、４２ａ  小歯車、４２ｂ  小歯車支軸、４４  基板支持部材支軸、４５  側壁、５１ａ〜５１ｇ，５２ａ，５２ｂ，５３ａ，５３ｂ，５３ｃ，５４ａ，５４ｂ  矢印、６１ａ〜６１ｃ  等温線、６５  境界線、ｄ１，ｄ２  直径、ｒ１，ｒ２  仮想半径。
【図１】
2007204827.tif 000003
【図２】
2007204827.tif 000004
【図３】
2007204827.tif 000005
【図４】
2007204827.tif 000006
【図５】
2007204827.tif 000007
【図６】
2007204827.tif 000008
【図７】
2007204827.tif 000009
【図８】
2007204827.tif 000010
【図９】
2007204827.tif 000011
【図１０】
2007204827.tif 000012
【図１１】
2007204827.tif 000013
【図１２】
2007204827.tif 000014
【図１３】
2007204827.tif 000015
【図１４】
2007204827.tif 000016
【図１５】
2007204827.tif 000017
【図１６】
2007204827.tif 000018
【図１７】
2007204827.tif 000019
【図１８】
2007204827.tif 000020
【図１９】
2007204827.tif 000021
【図２０】
2007204827.tif 000022
【図２１】
2007204827.tif 000023
【図２２】
2007204827.tif 000024
【図２３】
2007204827.tif 000025
【図２４】
2007204827.tif 000026
【図２５】
2007204827.tif 000027
【図２６】
2007204827.tif 000028
【図２７】
2007204827.tif 000029
【図２８】
2007204827.tif 000030
【図２９】
2007204827.tif 000031
【図３０】
2007204827.tif 000032
【図３１】
2007204827.tif 000033
【図３２】
2007204827.tif 000034
【図３３】
2007204827.tif 000035
【図３４】
2007204827.tif 000036
【図３５】
2007204827.tif 000037
【図３６】
2007204827.tif 000038
【図３７】
2007204827.tif 000039
【図３８】
2007204827.tif 000040
【図３９】
2007204827.tif 000041
【図４０】
2007204827.tif 000042
【図４１】
2007204827.tif 000043
【図４２】
2007204827.tif 000044